La pressa a rulli è un'attrezzatura di macinazione ampiamente utilizzata, ad alta efficienza e a risparmio energetico, particolarmente adatta per la pre-macinazione del clinker di cemento. È efficace anche per la macinazione di calcare, loppe d'altoforno, arenaria calcarea, carbone grezzo, gesso, sabbia di quarzo, minerale di ferro e altri materiali. La caratteristica principale della pressa a rulli è l'estrusione dei materiali ad alta pressione, compresa tra 50 e 300 MPa, per ottenere la frantumazione. La superficie del rullo della pressa a rulli è soggetta a usura abrasiva ad alto stress in condizioni di lavoro estremamente gravose, e l'usura è inevitabile dopo un certo periodo di utilizzo. Inoltre, a causa di corpi estranei come blocchi di ferro o di un funzionamento improprio che porta a una fessura eccessivamente piccola tra i rulli, possono verificarsi scheggiature o scheggiature da fatica a basso numero di cicli sul manicotto del rullo della pressa a rulli.

Il materiale del corpo del rullo è acciaio forgiato 34CrNiMoA o 42CrMo, un materiale molto costoso. Nella maggior parte dei casi, la sostituzione non è fattibile e l'unica opzione è la riparazione in loco. Pertanto, è necessario applicare una protezione efficace alla superficie del rullo di estrusione durante la produzione della pressa a rulli. Attualmente, il rivestimento superficiale del rullo di estrusione con materiali resistenti all'usura è riconosciuto come il metodo più efficace e conveniente.

Esiste una differenza significativa nella resistenza tra lo strato antiusura ad alta durezza della superficie del rullo e il materiale del corpo del rullo. Il rivestimento diretto dello strato antiusura sul corpo del rullo è soggetto a problemi di scheggiatura su vasta area. Pertanto, è necessario progettare materiali di rivestimento con diversi livelli di resistenza tra lo strato antiusura della superficie del rullo e il materiale del corpo del rullo per garantire l'affidabilità del rivestimento. Oltre a garantire la resistenza all'usura dello strato di superficie del rullo, è necessario garantire anche la resistenza alla scheggiatura a fatica dello strato di transizione. Pertanto, il materiale di rivestimento dello strato di transizione per la pressa a rulli deve avere buona plasticità e tenacità.

Il materiale del manicotto di laminazione è generalmente un acciaio legato a medio tenore di carbonio, prendendo ad esempio il 42CrMo, che viene temprato e rinvenuto dopo la forgiatura. L'acciaio 42CrMo presenta elevata resistenza, elevata temprabilità, buona tenacità, ridotta deformazione durante la tempra, elevata resistenza al creep e alla rottura ad alte temperature. Viene utilizzato per la produzione di pezzi forgiati che richiedono maggiore resistenza e sezioni trasversali temprate e rinvenute più grandi rispetto all'acciaio 35CrMo. Il carbonio equivalente complessivo del 42CrMo è dello 0,78%. A causa del suo elevato carbonio equivalente, ha una forte tendenza all'indurimento ed è un materiale relativamente difficile da saldare. Elementi come Mn e Mo nella sua composizione aumentano la suscettibilità alla formazione di punti bianchi e sono inclini a cricche ritardate. Quando anche i contenuti di P e S sono elevati, è probabile che si verifichino cricche a caldo. Per prevenire le cricche a caldo, il filo di saldatura selezionato dovrebbe avere un basso contenuto di C, P e S e un alto contenuto di Mn per migliorare la desolforazione. La microstruttura dopo la tempra e il rinvenimento è sorbite rinvenuta mantenendo l'orientamento martensitico.

I fili per saldatura della serie T di Shandong Xinyuan Botong sono fili animati per saldatura in ghisa ad alto tenore di cromo della serie Fe-Cr-C, caratterizzati da proprietà autoprotettive, scorie minime o assenza di scorie, senza aggiunta di agenti formanti scorie. In qualità di azienda pioniera nel riporto ad arco aperto in Cina, questi fili per saldatura vantano un'elevata quota di mercato e sono ampiamente riconosciuti nel settore. La loro resistenza all'usura della lega consente di mantenere una buona durezza e resistenza all'usura anche a temperature elevate, superiori a 350 °C. La durezza dello strato di lavoro resistente all'usura dopo il riporto raggiunge i 60 HRC o più, con un elevato numero di microcricche.

Se i fili di saldatura animati resistenti all'usura vengono applicati direttamente sul metallo base, a causa della grande differenza di temperatura di fusione tra il metallo depositato dello strato resistente all'usura e il metallo base, la fusione è asincrona. Il metallo con basso punto di fusione fonde prematuramente, causando cedimenti o mancata fusione con il metallo con alto punto di fusione. Inoltre, il metallo con alto punto di fusione solidifica e si restringe prima, il che causerà sollecitazioni sul metallo con basso punto di fusione che è ancora in uno stato parzialmente solidificato e debole, con conseguente possibile formazione di crepe.

Inoltre, i coefficienti di dilatazione lineare delle due microstrutture differiscono significativamente. Un ritiro da raffreddamento non uniforme tra le due causerà un'elevata sollecitazione superficiale interna, che nei casi più gravi può portare alla formazione di cricche superficiali. Durante il funzionamento ad alta temperatura si genererà una sollecitazione termica. Questa sollecitazione termica non può essere eliminata (il trattamento termico post-saldatura può eliminare la sollecitazione residua di saldatura, ma la sollecitazione termica si genera durante l'esercizio).

In base alle condizioni di lavoro sopra descritte, questa condizione non è più applicabile alla saldatura di acciai dissimili, come la saldatura tra acciai dissimili F (ferrite), M (martensite) e A (austenite). Questa condizione di lavoro dovrebbe essere applicata alla saldatura di acciai legati a medio tenore di carbonio e di ghisa bianca ad alto tenore di cromo resistente all'usura. Il materiale dello strato di transizione, appositamente sviluppato, deve presentare elevata tenacità e capacità di arresto delle cricche, mentre il metallo di rivestimento deve presentare un'eccellente resistenza alle cricche e tenacità all'impatto. Dovrebbe impedire efficacemente che le cricche di saldatura e le cricche da fatica sulla superficie del rullo si estendano e si sviluppino verso il corpo del rullo, proteggendo così efficacemente il corpo del rullo da eventuali danni.

Il metodo di rivestimento isolante viene utilizzato tra l'acciaio legato a medio tenore di carbonio e lo strato di rivestimento resistente all'usura. Un metallo con un coefficiente di dilatazione lineare tra i due metalli viene selezionato come metallo d'apporto per lo strato di transizione per ridurre lo stress termico causato dalla differenza nei coefficienti di dilatazione lineare. Per risolvere i problemi sopra descritti, è necessario considerare anche i costi. A differenza dell'industria chimica e dei recipienti a pressione per caldaie, lo strato isolante ha uno spessore elevato. Se si utilizzano materiali di saldatura convenzionali in acciaio inossidabile austenitico (18-8) per il rivestimento dello strato isolante, il costo sarà molto elevato. Inoltre, è necessario considerare la tenacità e la plasticità della zona di fusione con lo strato di rivestimento resistente all'usura. In questo strato si verifica una migrazione di carbonio, con conseguente formazione di zone di transizione carburate e decarburate. L'improvviso cambiamento di durezza in queste zone causerà effetti negativi, portando facilmente a rotture per fatica in queste aree.

Tuttavia, a causa della scarsità di risorse di nichel e del recente forte aumento del suo prezzo, è necessario sostituirlo con altri elementi per ridurne i costi. L'effetto del manganese sull'austenite è simile a quello del nichel. Pertanto, il manganese può essere utilizzato al posto del nichel per produrre materiali di saldatura in acciaio inossidabile austenitico a basso costo.

Il carbonio è un elemento che forma austenite, con una capacità di formazione di austenite 30 volte superiore a quella del nichel. Tuttavia, non può essere aggiunto all'acciaio inossidabile resistente alla corrosione perché causerebbe corrosione da sensibilizzazione e conseguenti problemi di corrosione intergranulare dopo la saldatura. In queste condizioni di lavoro, il contenuto di carbonio del filo animato per saldatura resistente all'usura dopo il riporto è superiore al 4%. Un contenuto di carbonio eccessivamente elevato aumenterà la durezza e la fragilità della saldatura, il che non favorisce la tenacità.

Per contrastare la corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile al cromo-nichel come l'acciaio 18-8, il contenuto di carbonio dell'acciaio viene generalmente ridotto a meno dello 0,03%, oppure vengono aggiunti elementi con un'affinità per il carbonio maggiore rispetto al cromo (come titanio o niobio) per prevenire la formazione di carburi di cromo. In queste condizioni di lavoro, dove elevata durezza e resistenza all'usura sono i requisiti principali, il contenuto di carbonio dell'acciaio viene aumentato per soddisfare i requisiti di durezza e resistenza all'usura.

Sia il manganese che il nichel sono elementi che formano austenite, il che significa che possono formare una soluzione solida infinitamente miscibile (austenite) con il ferro. Tuttavia, il ruolo del manganese non è quello di formare austenite, ma di ridurre la velocità critica di tempra dell'acciaio, aumentare la stabilità dell'austenite durante il raffreddamento, inibire la decomposizione dell'austenite e consentire all'austenite formata ad alte temperature di essere mantenuta a temperatura ambiente. Il manganese ha scarso effetto sul miglioramento della resistenza alla corrosione dell'acciaio. Pertanto, in queste condizioni di lavoro in cui non è richiesta resistenza alla corrosione, è del tutto fattibile utilizzare Mn al posto del Ni per ottenere una struttura austenitica monofasica. Allo stesso tempo, Mn ha un effetto di rafforzamento della soluzione solida maggiore rispetto al Ni, il che può migliorare le prestazioni dell'acciaio. Inoltre, il MnS formato può sostituire FeS, il che può prevenire la criccatura a caldo ed è quindi vantaggioso per la saldatura. Il manganese può anche compensare gli effetti negativi di alcuni elementi nocivi ed è un elemento che riduce la suscettibilità alla criccatura da solidificazione.

Anche l'azoto è un elemento fortemente austenitizzante, con una capacità di formazione di austenite 30 volte superiore a quella del nichel. Tuttavia, essendo un gas, è possibile aggiungerne solo una quantità limitata per evitare problemi di porosità. Dalla formula dell'equivalente in nichel si evince che l'aggiunta di manganese non è molto efficace nella formazione di austenite. Tuttavia, l'aggiunta di manganese può dissolvere una maggiore quantità di azoto nell'acciaio inossidabile, e l'azoto è un elemento fortemente austenitizzante. L'azoto con un contenuto dello 0,25% ha una capacità di formazione di austenite equivalente al 7,5% di nichel. Tuttavia, il contenuto di manganese non dovrebbe essere troppo elevato, altrimenti è facile che si formino grani grossolani durante la solidificazione e l'esercizio ad alta temperatura, aumentando la fragilità del materiale. Pertanto, non è possibile aggiungere quantità eccessive di manganese e azoto.

In assenza di nichel o con un basso contenuto di nichel, per formare una struttura austenitica al 100%, l'aggiunta di cromo può essere ridotta facendo riferimento al diagramma Schaeffler. Sebbene ciò comporti una diminuzione della resistenza alla corrosione, è fattibile in condizioni di esercizio con solo impatto, usura e corrosione assente o lieve. Con un contenuto di cromo ridotto e un contenuto di carbonio elevato, per prevenire la formazione di carburi di cromo, è possibile aggiungere una certa quantità di elementi fortemente carburizzanti come niobio e titanio.

Nell'acciaio inossidabile serie 200, manganese e azoto vengono utilizzati in quantità sufficiente a sostituire il nichel per formare una struttura austenitica al 100%. Minore è il contenuto di nichel, maggiori sono le quantità richieste di manganese e azoto. Ad esempio, l'acciaio inossidabile tipo 201 contiene solo il 4,5% di nichel e lo 0,25% di azoto. Secondo la formula dell'equivalente in nichel, questo contenuto di azoto ha una capacità di formazione di austenite equivalente al 7,5% di nichel, quindi è possibile formare anche una struttura austenitica al 100%. Questo è il principio di formazione dell'acciaio inossidabile serie 200.

Sulla base delle idee di cui sopra, la nostra azienda ha sviluppato con successo il filo animato per saldatura T96 per rivestimento isolante speciale attraverso esperimenti di formulazione. La durezza dopo il rivestimento è di 180-220 HB. Si tratta di una lega metallica saldata con resistenza alla corrosione, agli urti e alle sollecitazioni ad alta pressione.

Pur soddisfacendo i requisiti prestazionali dello strato di transizione del manicotto di laminazione, il costo è ridotto del 45% rispetto all'acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel 18-8. Non solo consente di risparmiare preziose risorse di nichel, ma riduce anche i costi. Il filo animato per saldatura T96 non è adatto solo per la nuova produzione e riparazione di manicotti per cilindri di presse a rulli, ma anche per la nuova produzione e riparazione di manicotti per cilindri di laminazione verticale in acciaio fuso. Può essere utilizzato anche per il riporto di pezzi sottoposti a carichi elevati di impatto o rotazione. È adatto per la saldatura dello strato di transizione nei riporti duri e per la saldatura di riparazione di componenti in acciaio al manganese resistenti all'usura.